本发明专利技术涉及一种连续加热处理炉的炉温设定方法以及炉温控制方法。将从连续加热处理炉的装入口到排出口之间分区，按各区假定炉温并设定多个炉温模式。接下来，使用预先通过试验等所求得的原料的金属化率α以及含碳率β的时间函数，算出各炉温模式的排出口处的金属化率αOUT，对与所算出的金属化率αOUT为目标值以上的炉温模式，算出连续加热处理炉的必要投入热量，将所算出的必要投入热量中实现最小的必要投入热量的炉温模式设为最佳炉温模式。然后，基于最佳炉温模式，控制供给到连续加热处理炉的燃烧器的燃料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，其通过燃烧器对载置于移动炉床上的原料进行加热并进行还原处理。本申请基于2011年4月11日申请的日本专利申请第2011-087565号主张优先权，在此援用其内容。
技术介绍
为了还原处理包含于炼铁屑或粉矿石等的炼铁废弃物中的氧化铁并将其作为炼铁原料等进行再利用，通过将混合炼铁废弃物与碳材并制粒而成的团块(颗粒)装入旋转炉床式炉并加热还原来制造还原产品(DRI)，从含有锌的炼铁废弃物中搜集锌并回收的处理被实用化(例如，参照日本特开2007-298202号公报)。图12中示出旋转炉床式炉10以及关联设备的一例，图13中示出旋转炉床式炉10的内部的一例。炼铁屑和作为还原材料的碳材以规定的比例在配置于旋转炉床式炉10的前段的原料前处理部20被混合后，制粒成团块(briquette)B。在原料前处理部20所制造团块B从旋转炉床式炉10的装入口 18被装入旋转炉床式炉10内。旋转炉床式炉10具备旋转炉床11、罩体12、燃烧器(burner) 13。旋转炉床11被配置于水平面内，并为环状。罩体12由分别沿旋转炉床11的内周缘和外周缘配置的周 壁部12a以及顶棚部12b构成。燃烧器13以规定的间隔被配置于各周壁部12a。在图12中，为了表示旋转炉床式炉10的内部，以仅旋转炉床11的一半被罩体12覆盖的方式进行绘制，而实际上，整个旋转炉床11都被罩体12覆盖。在旋转炉床11的正下方遍布整个一周地配设有轨道14 (参照图13)。旋转炉床11介由车轮15被轨道14支撑，通过车轮15的旋转以一定速度在罩体12内移动。此外，为了使罩体12内(炉内)与外部气体阻断，在旋转炉床11与周壁部12a之间设有水封部17。从装入口 18被装入炉内的团块B伴随着旋转炉床11的移动，首先在加热区被加热至1000°C以上。然后，在高温的还原区，团块B的反应温度达到1100°C以上，并通过所含有的碳元素进行氧化锌或氧化铁的还原反应。通过该反应，锌发生气化并从团块B被分离。燃烧气体以及反应气体相对于旋转炉床11形成对向流，并从排气管道21向旋转炉床式炉10外排出。然后，气体中的锌成分通过集尘机22被回收后，从烟囱23被放出到大气中。另一方面，被还原的团块B从排出口 19被排出，并作为还原产品被再利用。旋转炉床式炉的操作中，使用金属化率(Metal. Fe的质量/Total. Fe的质量)作为评价还原产品的品质的重要指标之一。为了制造高品质的还原产品，需要达到尽量高的金属化率，而目前不可能实时地测定从旋转炉床式炉所排出的还原产品的金属化率，所以，要花费大约一周的时间对还原产品进行化学分析。决定还原产品的金属化率的因素为包含于团块或颗粒等原料中的碳元素量(初始含碳率)、还原时间、以及炉内温度。在初始含碳率以及还原时间一定的情况下，炉内温度越高，原料的还原越被促进。此外，在炉内温度以及还原时间一定的情况下，初始含碳率越高，原料的还原越被促进。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2007-298202号公报专利技术所要解决的课题上述因素中，可以通过对装入旋转炉床式炉之前的原料进行分析来把握初始含碳率。此外，可以通过旋转炉床的移动速度(旋转速度)计算还原时间。但是，对于炉内温度，如上所述，因为不能实时地测定还原产品的金属化率，所以，不能在操作时验证是否为适当的炉温设定。因此，基于过去的操作经验进行旋转炉床式炉的炉温控制，无法形成用于以最 小的必要投入热量达到目标金属化率的最佳炉温。而且，以往的炉温控制是通过炉温监视进行的PID控制，因此，存在无法适应原料装入量的急剧变动的问题。例如，在原料的装入量一时地增加时，通过还原反应所产生的吸热量由于所增加的原料而增大，炉内温度降低，而由于该温度降低的原因，产品品质(金属化率)多会劣化。
技术实现思路
本专利技术是鉴于相关情况而成的，因此，其目的在于提供一种炉温设定方法以及炉温控制方法，其在通过燃烧器来加热载置于移动炉床上的原料并进行还原处理的连续加热处理炉中，能够以最小的必要投入热量达到目标金属化率。此外，其目的在于提供一种能够适应原料装入量的急剧变动的炉温控制方法。用于解决课题的手段为了达到上述目的，第一专利技术为一种通过燃烧器加热被载置于移动炉床上的原料来进行还原处理的连续加热处理炉的炉温设定方法，对连续加热处理炉的装入口到排出口之间进行区划，按各区假定炉温来设定多个炉温模式，算出各炉温模式的排出口处的金属化率α°υτ。然后，将在所计算出的金属化率a°UT为目标值以上的炉温模式中实现最小必要投入热量的炉温模式设为最佳炉温模式，其具备以下的步骤。(I)将连续加热处理炉的炉温T以及被装入该连续加热处理炉的原料的初始含碳率β 作为参数，求出该原料的金属化率α的时间函数a = f(t)和含碳率β的时间函数β = g(t) ο在此,金属化率=Metal. Fe的质量/Total. Fe的质量,含碳率=包含于原料的碳元素的质量/原料的质量。此外，t为还原时间。(2)将上述连续加热处理炉的装入口到排出口之间区划为第I区到第m区(m为自然数)，假定上述各区的炉温Ti (i = I. . . m)，制作多个由上述第I区的炉温T1 上述第m区的炉温Tni构成的炉温模式。(3)对所制作的全部炉温模式实施以下的操作按各炉温模式计算出排出口处的金属化率α°υτ。首先，将原料装入时的该原料的金属化率α 以及该原料的初始含碳率β 作为第I区的入口处的金属化率α I 以及含碳率β 1 ，使用上述第I区的炉温T1以及初始含碳率β I 的上述a = f(t)以及上述β =g(t)，计算出上述第I区的出口处的金属化率α Iout以及含碳率β 1°UT。接下来，将第i_l区(i = 2. . . m)的出口处的金属化率a i-l0UT以及含碳率β i_l°UT作为第i区的入口处的金属化率a i 以及含碳率β i ，使用第i区的炉温Ti的上述a = f(t)以及上述β =g(t)，算出上述第i区的出口处的金属化率a i0UT以及含碳率β i°UT。(4)对于所算出的上述金属化率α°υτ(第m区的出口处的金属化率am°UT)为目标值以上的上述炉温模式，计算出上述连续加热处理炉的必要投入热量，将所计算出的上述必要投入热量中实现最小上述必要投入热量的上述炉温模式设为最佳炉温模式。在第一专利技术的连续加热处理炉的炉温设定方法中，以求出最佳炉温模式为目的，即，以求出排出口处的金属化率α ουτ为目标值以上的炉温模式中实现最小必要投入热量的炉温模式为目的，因此，当然也考虑到第i_l区的炉温IV1与第i区的炉温Ti不同的情况。该情况下，因为炉温T不同，所以不能将在第i-Ι区所使用的a =f(t)以及β =g(t)使用于第i区。因此，在第一专利技术的连续加热处理炉的炉温设定方法中，以具备以下步骤为优选。(I)将连续加热处理炉的炉温T以及装入该连续加热处理炉的原料的初始含碳率 β 作为参数，求出该原料的金属化率α与含碳率β的关系式β =h(a)。(2)在上述第i_l区的炉温IV1与上述第i区的炉温Ti不同时，选择满足上述第i区的入口处的金属化率ai 与含碳率β 的关系的炉温Ti的上述β =h(a)，求出该β = h(a)的初始含碳率β i 。(3)选择满足本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种连续加热处理炉的炉温设定方法，是对通过燃烧器加热被载置于移动炉床上的原料来进行还原处理的连续加热处理炉的炉温进行设定的方法，具有：将上述连续加热处理炉的炉温T以及被装入该连续加热处理炉的原料的初始含碳率βIN作为参数，求出该原料的金属化率α的时间函数α＝f(t)和含碳率β的时间函数β＝g(t)的步骤；将上述连续加热处理炉的装入口到排出口之间区划为第1区到第m区，假定上述各区的炉温Ti(i＝1...m)，制作多个由上述第1区的炉温T1～上述第m区的炉温Tm构成的炉温模式的步骤，其中，m为自然数；将原料装入时的该原料的金属化率αIN以及该原料的初始含碳率βIN作为上述第1区的入口处的金属化率α1IN以及含碳率β1IN，使用上述第1区的炉温T1的上述α＝f(t)以及上述β＝g(t)，计算出上述第1区的出口处的金属化率α1OUT以及含碳率β1OUT；接下来，将第i？1区(i＝2...m)的出口处的金属化率αi？1OUT以及含碳率βi？1OUT作为第i区的入口处的金属化率αiIN以及含碳率βiIN，使用第i区的炉温Ti的上述α＝f(t)以及上述β＝g(t)，计算出上述第i区的出口处的金属化率αiOUT以及含碳率βiOUT，由此，针对上述各炉温模式计算出上述排出口处的金属化率αOUT的步骤；对于所计算出的上述金属化率αOUT为目标值以上的上述炉温模式，计算出上述连续加热处理炉的必要投入热量，将实现计算出的上述必要投入热量中的最小的上述必要投入热量的上述炉温模式作为最佳炉温模式的步骤。...
【技术特征摘要】
2011.04.11 JP 087565/20111.一种连续加热处理炉的炉温设定方法，是对通过燃烧器加热被载置于移动炉床上的原料来进行还原处理的连续加热处理炉的炉温进行设定的方法，具有 将上述连续加热处理炉的炉温T以及被装入该连续加热处理炉的原料的初始含碳率β 作为參数，求出该原料的金属化率α的时间函数a = f(t)和含碳率β的时间函数β = g(t)的步骤； 将上述连续加热处理炉的装入口到排出ロ之间区划为第I区到第m区，假定上述各区的炉温Ti (i = I. . . m)，制作多个由上述第I区的炉温T1 上述第m区的炉温Tm构成的炉温模式的步骤，其中，m为自然数； 将原料装入时的该原料的金属化率α ΙΝ以及该原料的初始含碳率β 作为上述第I区的入口处的金属化率α I 以及含碳率β 1 ，使用上述第I区的炉温T1的上述a = f(t)以及上述β =g(t)，计算出上述第I区的出口处的金属化率^严以及含碳率β °υτ;接下来，将第i_l区(i = 2...m)的出口处的金属化率ai_l°UTW及含碳率β _1°υτ作为第i区的入口处的金属化率a i 以及含碳率β i ，使用第i区的炉温Ti的上述a = f(t)以及上述β =g(t)，计算出上述第i区的出口处的金属化率a i°UT以及含碳率β i°UT，由此，针对上述各...
【专利技术属性】
技术研发人员：田丸浩二，大石琢也，福田幸久，
申请(专利权)人：新日铁工程技术株式会社，日铁机械设备设计株式会社，
类型：发明
国别省市：
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